JP2013011230A - 大気圧の推定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関およびモータを動力源として有する車両において、単純かつ安価な方法により、車両の走行中に大気圧を精度良く推定することができる大気圧の推定装置を提供する。
【解決手段】車両は、エンジンおよびモータを動力源として有し、エンジンが停止した状態でモータの動力によって走行することが可能である。推定装置によれば、車両Ｖの走行中において、エンジン回転数ＮＥ＝０のときに検出された吸気圧ＰＢＡを、推定大気圧ＨＰＡとして設定する（ステップ５）。また、車両Ｖの走行中において、エンジン回転数ＮＥ＞０のときには、機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧが所定距離ＤＲＥＦよりも大きいことを条件として、検出されたスロットル弁開度ＡＴＨおよび吸気圧ＰＢＡに基づいて算出した更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬを用い、推定大気圧ＨＰＡを更新する（ステップ１５）。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関およびモータを動力源として有する車両において、内燃機関の制御に用いられる大気圧を推定する大気圧の推定装置に関する。

内燃機関に用いられる従来の大気圧の推定装置として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。この内燃機関の吸気管には、上流側から順に、スロットル弁および吸気圧センサが設けられている。この推定装置では、検出された内燃機関の回転数が２０ｒｐｍよりも小さくなったときに、内燃機関が停止したと判定し、それから２秒経過後に吸気圧センサにより検出された吸気圧を、大気圧として推定する。

また、従来の他の大気圧の推定装置として、特許文献２に開示されたものが知られている。この推定装置は、車両に搭載された内燃機関に適用されたものである。この推定装置では、平地相当の大気圧を基準とし、この平地相当大気圧からの大気圧の低下量と、平地相当大気圧時からの吸気圧の低下量との関係を、１次関数として設定し、この１次関数の傾きを、スロットル弁の開度および内燃機関の回転数に応じて設定する。そして、実際に検出された吸気圧に応じ、上記の１次関数を用いて、大気圧を算出・推定する。

特開平１−２６３５２８号公報 特開平２−０２３２５３号公報

前述したように、特許文献１の推定装置は、内燃機関の回転数が０に近い非常に小さな値まで低下していることを条件として、大気圧を推定するものである。このため、大気圧の推定精度が高い一方で、内燃機関の通常の運転中には、大気圧の推定を行うことができない。また、特許文献２の推定装置は、平地相当大気圧時からの吸気圧の低下量に応じて、大気圧を推定するので、実際の吸気圧が平地相当大気圧時の吸気圧に近いときには、吸気圧の検出誤差の影響が大気圧の推定結果に現れやすく、高い推定精度が得られない。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、内燃機関およびモータを動力源として有する車両において、単純かつ安価な方法により、車両の走行中に大気圧を精度良く推定することができる大気圧の推定装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１に係る発明は、内燃機関３およびモータ３１を動力源として有し、内燃機関３が停止した状態でモータ３１の動力によって走行することが可能な車両Ｖにおいて、内燃機関３の制御に用いられる大気圧（実施形態における（以下、本項において同じ）推定大気圧ＨＰＡ）を推定する大気圧の推定装置１であって、内燃機関３の吸気通路（吸気管１１）のスロットル弁１３よりも下流側に配置され、吸気圧ＰＢＡを検出する吸気圧センサ２３と、車両Ｖの走行中で、かつ内燃機関３の回転が停止しているときに、吸気圧センサ２３により検出された吸気圧ＰＢＡに基づいて、大気圧を推定する大気圧推定手段（ＥＣＵ２、図３のステップ５）と、を備えることを特徴とする。

この車両は、内燃機関およびモータを動力源として有し、内燃機関が停止した状態でモータの動力によって走行することが可能である。この大気圧の推定装置によれば、車両の走行中で、かつ内燃機関の回転が停止しているときに、吸気圧センサにより検出された吸気圧に基づいて、大気圧を推定する。内燃機関の回転が停止しているときには、内燃機関のピストンによるポンピング作用がないので、スロットル弁の下流側に負圧がほとんど発生せず、吸気圧が大気圧にほぼ等しくなる。したがって、この状態で検出された吸気圧に基づいて大気圧を推定することによって、車両の走行中に大気圧を精度良く推定することができる。また、大気圧センサを用いる必要がなく、単純かつ安価な方法によって、大気圧の推定を行うことができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の大気圧の推定装置１において、スロットル弁１３の開度（スロットル弁開度ＡＴＨ）を検出するスロットル弁開度検出手段（スロットル弁開度センサ２１）と、内燃機関３が運転されている状態で車両Ｖが走行する機関運転時走行期間中に走行した距離を、機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧとして算出する機関運転時走行距離算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ８）と、算出された機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧが所定距離ＤＲＥＦを超えているときに、検出されたスロットル弁１３の開度および吸気圧ＰＢＡに基づいて大気圧（更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬ）を算出するとともに、大気圧推定手段により推定された大気圧を算出された大気圧に更新する第１大気圧更新手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３３〜３５、図３のステップ１５）と、をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、内燃機関が運転されている状態で車両が走行する機関運転時走行期間中に走行した距離を、機関運転時走行距離として算出する。また、算出された機関運転時走行距離が所定距離を超えているときに、第１大気圧更新手段により、検出されたスロットル弁の開度および吸気圧に基づいて大気圧を算出し、大気圧推定手段により推定された大気圧（以下「推定大気圧」という）を算出された大気圧に更新する。

以上の構成は、以下の技術的観点に基づいている。すなわち、前述した請求項１による大気圧の推定は、その精度が高い一方で、内燃機関の回転が停止していることを条件として実行される。このため、例えば、内燃機関を動力源として車両の登坂走行が比較的長い時間、行われた場合には、その間、高度の上昇に伴って実際の大気圧が低下するのに対し、大気圧の推定は実行されないため、推定大気圧が実際の大気圧から乖離するおそれがある。したがって、この場合には、精度が多少低くても、他の手法で大気圧を推定し、採用することが好ましい。

以上の技術的観点に基づき、本発明によれば、内燃機関が運転されている状態で車両が走行した距離である機関運転時走行距離が所定距離を超えているときには、車両の登坂走行が比較的長い時間、行われ、高度の上昇に伴って実際の大気圧がある程度、低下している可能性が高いとして、スロットル弁の開度および吸気圧に基づいて算出した、より精度の低い大気圧を用いて、大気圧を更新する。

以上のように、内燃機関の運転の有無および大気圧が変化した可能性に応じて、大気圧推定手段による最も精度の高い推定大気圧を優先的に用い、第１大気圧更新手段により算出された大気圧を限定的に用いることによって、全体として大気圧の推定精度を高めることができる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の大気圧の推定装置１において、内燃機関３が所定の高負荷状態にあるか否かを判定する負荷判定手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３２）と、内燃機関３が高負荷状態にあると判定されているときに、第１大気圧更新手段による大気圧の更新を許可する第１許可手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３２）と、をさらに備えることを特徴とする。

内燃機関が高負荷状態にあるときには、スロットル弁の開度が大きく、スロットル弁の開度の変化に対して、その下流側の吸気圧が安定して変化するので、スロットル弁の開度および吸気圧と大気圧との相関性が高くなる。したがって、内燃機関が高負荷状態にあると判定されているときに、第１大気圧更新手段による大気圧の更新を許可することによって、その算出精度を高めることができる。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の大気圧の推定装置１において、内燃機関３の回転数（エンジン回転数ＮＥ）を検出する回転数検出手段（クランク角センサ２５）と、検出された内燃機関３の回転数が高いほど、基準開度ＡＴＨＲＥＦをより大きな値に設定する基準開度設定手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３１、図７）と、をさらに備え、負荷判定手段は、スロットル弁１３の開度が設定された基準開度ＡＴＨＲＥＦ以上のときに、内燃機関３が高負荷状態にあると判定する（図５のステップ３２）ことを特徴とする。

内燃機関の回転数が高いほど、スロットル弁の下流側に発生する負圧がより大きくなるため、吸気圧が安定し始めるスロットル弁の開度はより大きくなる。したがって、検出された内燃機関の回転数が高いほど、基準開度をより大きな値に設定するとともに、スロットル弁の開度が設定された基準開度以上のときに、内燃機関が高負荷状態にあると判定することによって、第１大気圧更新手段による大気圧の算出精度をより高めることができる。

請求項５に係る発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載の大気圧の推定装置１において、車両Ｖの前後方向の傾斜角ＡＯＩを取得する傾斜角取得手段（傾斜角センサ２６）と、機関運転時走行期間中に取得された傾斜角ＡＯＩの平均値（平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩ）を算出する平均値算出手段（ＥＣＵ２、図３のステップ９、図４）と、算出された傾斜角ＡＯＩの平均値の絶対値が所定値（所定角度ＡＲＥＦ）以上のときに、第１大気圧更新手段による大気圧の更新を許可する第２許可手段（ＥＣＵ２、図３のステップ１２）と、をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、車両の前後方向の傾斜角を取得し、機関運転時走行期間中に取得された傾斜角の平均値を算出し、その絶対値が所定値以上のときに、第１大気圧更新手段による大気圧の更新を許可する。前述したように、第１大気圧更新手段による大気圧の算出は、機関運転時走行距離が所定距離を超えていることを条件として実行されるので、機関運転時走行期間中の車両の傾斜角の平均値は、機関運転時走行距離が所定距離を超えているときの機関運転時走行期間全体における高度変化量を表し、実際の大気圧の変化量を反映する。したがって、算出された傾斜角の平均値の絶対値が所定値以上のときに、第１大気圧更新手段による大気圧の更新を許可することによって、実際の大気圧が高度変化に応じて大きく低下または上昇した適切なタイミングで、第１大気圧更新手段による大気圧の更新を実行することができる。

請求項６に係る発明は、請求項２ないし４のいずれかに記載の大気圧の推定装置１において、車両Ｖの前後方向の傾斜角ＡＯＩを取得する傾斜角取得手段（傾斜角センサ２６）と、機関運転時走行期間中に取得された傾斜角ＡＯＩの平均値（平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩ）を算出する平均値算出手段（ＥＣＵ２、図１１のステップ９）と、算出された傾斜角ＡＯＩの平均値の絶対値が大きいほど、所定距離ＤＲＥＦをより小さな値に設定する所定距離設定手段（ＥＣＵ２、図１１のステップ１０）と、をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、車両の前後方向の傾斜角を取得し、機関運転時走行期間中に取得された傾斜角の平均値を算出し、その絶対値が大きいほど、所定距離をより小さな値に設定する。前述したように、機関運転時走行期間中の車両の傾斜角の平均値は、機関運転時走行期間全体における高度変化量を表し、実際の大気圧の変化量を反映する。したがって、算出された傾斜角の平均値の絶対値に応じて、所定距離を上記のように設定するとともに、機関運転時走行距離が設定された所定距離を超えているときに、第１大気圧更新手段による大気圧の更新を実行することによって、実際の大気圧が高度変化に応じて低下または上昇した適切なタイミングで、第１大気圧更新手段による大気圧の更新を実行することができる。

請求項７に係る発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の大気圧の推定装置１において、スロットル弁１３の開度（スロットル弁開度ＡＴＨ）を検出するスロットル弁開度検出手段（スロットル弁開度センサ２１）と、スロットル弁１３を通過した空気の量を通過空気量ＧＡＩＲとして検出する通過空気量検出手段（エアフローメータ２２）と、大気圧推定手段により推定された大気圧、検出された吸気圧ＰＢＡおよびスロットル弁１３の開度に応じて、通過空気量の推定値である推定通過空気量ＨＧＡＩＲＴＨを算出する推定通過空気量算出手段（ＥＣＵ２、図６のステップ４４）と、内燃機関３が所定の高負荷状態にあるか否かを判定する負荷判定手段（ＥＣＵ２、図５のステップ３２）と、内燃機関３が運転されている状態で車両Ｖが走行する機関運転時走行期間において、内燃機関３が高負荷状態にないと判定されているときに、算出された推定通過空気量ＨＧＡＩＲＴＨと検出された通過空気量ＧＡＩＲとの差（空気量偏差ＤＧＡＩＲ）に基づいて大気圧（更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬ）を算出するとともに、大気圧推定手段により推定された大気圧を算出された大気圧に更新する第２大気圧更新手段（ＥＣＵ２、図６のステップ３６，３７）と、をさらに備えることを特徴とする。

前述したように、第１大気圧更新手段による大気圧の算出手法は、検出されたスロットル弁の開度および吸気圧に基づいて大気圧を算出するものであり、内燃機関が高負荷状態にないときの算出精度はそれほど高くない。このため、本発明では、機関運転時走行期間において、内燃機関が高負荷状態にないと判定されているときに、第２大気圧更新手段により大気圧を算出し、更新する。具体的には、推定大気圧、検出された吸気圧およびスロットル弁の開度に応じて、推定通過空気量を算出し、この推定通過空気量と検出された通過空気量との差に基づいて大気圧を算出する。

推定大気圧が実際の大気圧からずれている場合には、上記のように算出される推定通過空気量と実際の通過空気量との間に差が生じ、両者の差は、推定大気圧と実際の大気圧との乖離度合を表す。したがって、推定通過空気量と通過空気量との差に基づいて大気圧を算出することによって、内燃機関が高負荷状態にないときでも、大気圧を精度良く算出できる。その結果、内燃機関が高負荷状態にないときに、大気圧の更新を適切に行うことができる。

本実施形態による大気圧の推定装置を適用した車両を概略的に示す図である。 大気圧の推定装置およびこれを適用した内燃機関およびモータを概略的に示す図である。 第１実施形態による大気圧の推定処理を示すフローチャートである。 平均傾斜角の算出処理を示すフローチャートである。 第１実施形態による更新用大気圧の算出処理を示すフローチャートである。 第２更新用大気圧の算出処理を示すフローチャートである。 基準開度を算出するためのマップである。 基準吸気圧を算出するためのマップである。 流量関数値を算出するためのマップである。 補正項を算出するためのマップである。 変形例による大気圧の推定処理を示すフローチャートである。 所定距離を算出するためのマップである。 第２実施形態による大気圧の推定処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。図１は、本実施形態による大気圧の推定装置１を適用した車両Ｖを概略的に示している。同図に示すように、車両Ｖは、前輪ＤＷ，ＤＷおよび後輪ＤＮＷ，ＤＮＷを有する前輪駆動式のハイブリッド車両であり、動力源としての内燃機関（以下「エンジン」という）３およびモータ３１や、変速機１５を備えている。

エンジン３のクランクシャフト３ｅは、変速機１５の入力軸（図示せず）の一端部に、クラッチ１９を介して連結されている。また、モータ３１の出力軸３１ａは、変速機１５の入力軸の他端部に連結されている。また、変速機１５の出力軸（図示せず）は、プロペラシャフト１６、デフギヤ１７および車軸１８などを介して、前輪ＤＷ，ＤＷに連結されている。クラッチ１９は、電磁式のものであり、その接続・遮断は、後述するＥＣＵ２からの制御信号によって制御される。

モータ３１は、インバータ３２を介してバッテリ３３に接続されている。モータ３１は、バッテリ３３の電力がインバータ３２を介して供給されることにより、動力を発生するとともに、変速機１５を介して伝達された前輪ＤＷの回転エネルギを利用して発電を行い、発生した電力をバッテリ３３に充電する回生動作を行う。モータ３１の動作は、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御される。

以上の構成により、クラッチ１９が接続された状態でエンジン３が運転されると、エンジン３の動力が前輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。同様に、モータ３１に電力が供給されると、モータ３１の動力が前輪ＤＷ，ＤＷに伝達される。

エンジン３およびモータ３１の運転／停止は、車両Ｖの負荷や走行状態に応じて切り換えられる。例えば、平地走行時などの低負荷時には、クラッチ１９を遮断した状態でエンジン３を停止し、モータ３１の動力のみで走行するモータ走行モードが選択され、登坂走行時や急加速時などの高負荷時には、エンジン３の動力で走行するエンジン走行モードが選択される。さらに、車両Ｖの減速時などには、モータ３１が回生動作を行う回生走行モードが選択される。

また、エンジン３は、４気筒（１つのみ図示）タイプのガソリンエンジンであり、図２に示すように、各気筒のピストン３ａとシリンダヘッド３ｂの間には燃焼室３ｃが形成されている。ピストン３ａの上面の中央部には、凹部３ｄが形成されている。また、シリンダヘッド３ｂには、燃焼室３ｃに臨むように燃料噴射弁（以下「インジェクタ」という）４および点火プラグ５が取り付けられている。

インジェクタ４は、燃焼室３ｃの天壁の中央に配置されており、高圧の燃料をピストン３ａの凹部３ｄに向かって噴射する。また、点火プラグ５は、点火時期に応じたタイミングで高電圧が加えられることにより放電し、それにより、燃焼室３ｃ内の混合気を燃焼させる。インジェクタ４の燃料噴射時間、燃料噴射時期および点火プラグ５の点火時期は、ＥＣＵ２からの制御信号によって制御される。

シリンダヘッド３ｂには、気筒ごとに、吸気管１１および排気管１２が接続されるとともに、一対の吸気弁８、８（１つのみ図示）および一対の排気弁９、９（１つのみ図示）が設けられている。吸気弁８は吸気側動弁機構４０によって駆動され、排気弁９は排気側動弁機構７０によって駆動される。

吸気側動弁機構４０は、クランクシャフト３ｅと同期して回転する吸気カムシャフト５１と、吸気カムシャフト５１に一体に設けられた吸気カム５２と、油圧式のバルブタイミング切換機構６０などを備えている。吸気カム５２は、低速カムと、低速カムよりも高いカムノーズを有する高速カム（いずれも図示せず）とによって構成されている。バルブタイミング切換機構６０は、吸気カム５２を低速カムと高速カムの間で切り換えるものである。具体的には、ＥＣＵ２からの制御信号により、バルブタイミング切換機構６０の電磁弁６０ａを制御し、作動油圧を制御することによって、吸気カム５２の切換が行われ、それにより、吸気弁８のバルブタイミングが、低速バルブタイミング（以下「ＬＯ．ＶＴ」という）と高速バルブタイミング（以下「ＨＩ．ＶＴ」という）の間で切り換えられる。

ＨＩ．ＶＴのときには、ＬＯ．ＶＴのときと比較し、吸気弁８の開弁期間と、吸気弁８と排気弁９のバルブオーバーラップが長くなるとともに、吸気弁８のリフトも大きくなることにより、充填効率が高められる。

一方、排気側動弁機構７０は、通常のカム駆動式のものであり、回転自在の排気カムシャフト８１と、排気カムシャフト８１に一体に設けられた排気カム８２などを備えている。排気弁９は、クランクシャフト３ｅと同期して排気カムシャフト８１が回転するのに伴い、排気カム８２によって開閉される。

また、エンジン３の吸気管１１には、スロットル弁１３が設けられており、このスロットル弁１３には、ＴＨアクチュエータ１３ａが連結されている。スロットル弁１３の開度（以下「スロットル弁開度」という）ＡＴＨは、ＥＣＵ２からの制御信号により、ＴＨアクチュエータ１３ａを制御することによって制御され、それにより、エンジン３に吸入される吸気量が制御される。また、スロットル弁開度ＡＴＨは、スロットル弁開度センサ２１によって検出され、その検出信号はＥＣＵ２に出力される。

また、吸気管１１のスロットル弁１３よりも上流側にはエアフローメータ２２が、下流側には吸気圧センサ２３および吸気温センサ２４が、それぞれ設けられている。エアフローメータ２２は、吸気管１１を流れ、スロットル弁１３を通過する空気の質量（以下「通過空気量」という）ＧＡＩＲを検出し、吸気圧センサ２３は、吸気の圧力（以下「吸気圧」という）ＰＢＡを検出し、吸気温センサ２４は、吸気の温度（以下「吸気温」という）ＴＡを検出する。それらの検出信号はＥＣＵ２に出力される。

また、エンジン３のクランクシャフト３ｅには、クランク角センサ２５が設けられている。クランク角センサ２５は、クランクシャフト３ｅの回転に伴い、所定のクランク角（例えば３０゜）ごとに、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、ＣＲＫ信号に基づき、エンジン３の回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。

また、ＥＣＵ２には、傾斜角センサ２６から、車両Ｖの前後方向の傾斜角ＡＯＩを表す検出信号が、車速センサ２７から、車両Ｖの速度である車速ＶＰを表す検出信号が、それぞれ出力される。

ＥＣＵ２は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭおよび入力インターフェース（いずれも図示せず）などから成るマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ２は、上述した各種のセンサ２１〜２７の検出信号に応じ、ＲＯＭに記憶された制御プログラムなどに基づいて、各種の演算処理を実行する。なお、本実施形態では、ＥＣＵ２は、大気圧推定手段、機関運転時走行距離算出手段、第１大気圧更新手段、負荷判定手段、第１許可手段、基準開度設定手段、平均値算出手段、第２許可手段、所定距離設定手段、推定通過空気量算出手段および第２大気圧更新手段に相当する。

次に、図３〜図１０を参照しながら、ＥＣＵ２で実行される本発明の第１実施形態による大気圧の推定処理について説明する。本処理は、所定の演算周期ΔＴごとに実行される。

図３は、大気圧の推定処理のメインフローを示す。本処理ではまず、ステップ１（「Ｓ１」と図示。以下同じ）において、エンジン回転数ＮＥが０であるか否かを判別する。この答がＹＥＳで、車両Ｖの走行中または停止中において、エンジン３の回転が停止しているときには、後述する機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧ、積算値ΣＫＡＬＴおよび更新許可フラグＦ＿ＲＥＣＡＬを、それぞれ０にリセットする（ステップ２〜４）。

次に、ステップ５において、そのときに吸気圧センサ２３によって検出された吸気圧ＰＢＡを、推定大気圧ＨＰＡとして設定する。

次に、ステップ６において、次式（１）により、推定大気圧ＨＰＡに対して、なまし演算処理を行い、最終推定大気圧ＨＰＡＤを算出する。

ここで、ＣＡ１は、所定の重み係数（０＜ＣＡ１＜１）であり、ＨＰＡＤＺは、最終推定大気圧ＨＰＡＤの前回値である。

なお、イグニッションスイッチ（図示せず）がオンされた直後には、エンジン回転数ＮＥが０であるので、上記ステップ５および６において、推定大気圧ＨＰＡおよび最終推定大気圧ＨＰＡＤの初期値が算出される。この場合には、式（１）の最終推定大気圧の前回値ＨＰＡＤＺとして、所定値が用いられる。

一方、前記ステップ１の答がＮＯで、車両Ｖの走行中または停止中において、ＮＥ＞０のときには、ステップ７において、更新許可フラグＦ＿ＲＥＣＡＬが「１」であるか否かを判別する。この答がＮＯのときには、ステップ８において、車速ＶＰと演算周期ΔＴとの積を今回の処理サイクルにおける走行距離ΔＤＩＳＴとして算出するとともに、この走行距離ΔＤＩＳＴを前回までの機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧに加算することによって、今回までの機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧを算出する。前述したように、機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧは、エンジン回転数ＮＥ＝０のときに０にリセットされるので、ステップ８で上記のように算出される機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧは、エンジン３が運転されている状態で車両Ｖが連続して走行した距離を表す。

次に、ステップ９において、平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩを算出する。図４は、そのサブルーチンを示す。本処理ではまず、走行距離ΔＤＩＳＴと傾斜角センサ２６で検出された傾斜角ＡＯＩとの積ＫＡＬＴを算出する（ステップ２１）とともに、その積算値ΣＫＡＬＴを算出する（ステップ２２）。次に、この積算値ΣＫＡＬＴを機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧで除算することによって、平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩを算出し（ステップ２３）、本処理を終了する。このようにして算出される平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩは、機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧの全体における、走行距離ΔＤＩＳＴを重みとする傾斜角ＡＯＩの加重平均値である。

図３に戻り、上記ステップ９に続くステップ１１では、機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧが所定距離ＤＲＥＦ（例えば５ｋｍ）よりも大きいか否かを判別する。この答がＹＥＳのときには、ステップ１２において、前記ステップ９で算出した平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩが所定角度ＡＲＥＦ以上であるか否かを判別する。この答がＹＥＳのときには、機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧが長く、かつその間の平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩが大きいため、車両Ｖの登坂走行による高度の上昇に伴い、実際の大気圧が、前記ステップ５で推定した推定大気圧ＨＰＡから大きく低下したとして、推定大気圧ＨＰＡを更新するものとし、更新許可フラグＦ＿ＲＥＣＡＬを「１」にセットした（ステップ１３）後、後述するステップ１４に進む。

一方、前記ステップ１１の答がＮＯで、機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧが所定距離ＤＲＥＦ以下のとき、または、ステップ１２の答がＮＯで、平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩが所定角度ＡＲＥＦよりも小さいときには、高度の変化に伴う実際の大気圧の大きな低下は生じていないとして、推定大気圧ＨＰＡの更新を行うことなく、そのまま本処理を終了する。

一方、前記ステップ７の答がＹＥＳのとき、すなわち、更新許可フラグＦ＿ＲＥＣＡＬ＝１で、推定大気圧ＨＰＡの更新がすでに許可されているときには、前記ステップ８〜１３をスキップし、ステップ１４に進む。

このステップ１４では、更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬを算出し、ステップ１５において、推定大気圧ＨＰＡを更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬに更新する。次に、前記ステップ６に進み、この推定大気圧ＨＰＡに対してなまし演算処理を行い、最終推定大気圧ＨＰＡＤを算出する。

図５は、上記の更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬの算出処理を示す。本処理ではまず、ステップ３１において、エンジン回転数ＮＥに応じ、図７に示すマップを検索することによって、基準開度ＡＴＨＲＥＦを算出する。このマップでは、基準開度ＡＴＨＲＥＦは、エンジン回転数ＮＥが高いほど、より大きな値に設定されている。

次に、ステップ３２において、スロットル弁開度ＡＴＨが基準開度ＡＴＨＲＥＦ以上であるか否かを判別する。この答がＹＥＳのときには、エンジン３が高負荷状態にあると判定し、ステップ３３に進む。

このステップ３３では、スロットル弁開度ＡＴＨに応じ、図８に示すマップを検索することによって、基準吸気圧ＰＢＡＳＴＤを算出する。このマップでは、基準吸気圧ＰＢＡＳＴＤは、スロットル弁開度ＡＴＨが大きいほど、より大きな値に設定されている。なお、実際には、このステップとして、複数の所定のエンジン回転数ＮＥごとに、また吸気弁８のバルブタイミング（ＬＯ．ＶＴ／ＨＩ．ＶＴ）ごとに、異なる複数のマップ（図示せず）が用意されており、これらのマップから、実際のエンジン回転数ＮＥおよび吸気弁８のバルブタイミングに対応するマップが選択して用いられる。

次に、ステップ３４において、基準吸気圧ＰＢＡＳＴＤ、吸気圧ＰＢＡ、および平地相当の大気圧である所定の基準大気圧ＰＡＳＴＤ（例えば１０３０ｈＰａ＝７６０ｍｍＨｇ）を用い、次式（２）によって、第１更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬ１を算出する。

次に、ステップ３５において、算出した第１更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬ１を更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬとして設定・更新し、本処理を終了する。

一方、前記ステップ３２の答がＮＯで、ＡＴＨ＜ＡＴＨＲＥＦのときには、エンジン３が高負荷状態にないと判定し、ステップ３６において、第２更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬ２を算出する。次に、ステップ３７において、算出した第２更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬ２を更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬとして設定・更新し、本処理を終了する。

図６は、上記の第２更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬ２の算出処理を示す。本処理ではまず、ステップ４１において、スロットル弁開度ＡＴＨに応じ、所定のマップ（図示せず）を検索することによって、開度関数値ＫＴＨを算出する。このマップでは、開度関数値ＫＴＨは、スロットル弁開度ＡＴＨが大きいほど、より大きな値に設定されている。

次に、ステップ４２において、吸気圧ＰＢＡと最終推定大気圧ＨＰＡＤとの比ＰＢＡ／ＨＰＤＡである圧力比Ｒ＿ＰＨＤに応じ、図９に示すマップを検索することによって、流量関数値ＦＰＢＡＰＡを算出する。このマップでは、流量関数値ＦＰＢＡＰＡは、圧力比Ｒ＿ＰＨＤが所定値Ｒ１以下の範囲では、所定値Ｆ１に設定され、圧力比Ｒ＿ＰＨＤが所定値Ｒ１よりも大きく、１．０よりも小さい範囲では、圧力比Ｒ＿ＰＨＤが大きいほど、より小さな値に設定され、圧力比Ｒ＿ＰＨＤ＝１．０のときに値０に設定されている。

次に、ステップ４３において、吸気温ＴＡの平方根ＲＴＴＡを算出し、ステップ４４において、補正係数ＫＴＨＣＯＲ、変換係数ＫＣ、開度関数値ＫＴＨ、最終推定大気圧ＨＰＡＤ、流量関数値ＦＰＢＡＰＡ、気体定数Ｒの平方根ＲＧＡＳおよび吸気温ＴＡの平方根ＲＴＴＡを用い、次式（３）によって、推定通過空気量ＨＧＡＩＲＴＨを算出する。

ここで、補正係数ＫＴＨＣＯＲは、スロットル弁１３に付着した異物などに起因して発生する誤差を補償するためのものであり、別個の処理（図示せず）によって算出される。また、変換係数ＫＣは、推定通過空気量ＨＧＡＩＲＴＨの単位を（ｇ／ｓｅｃ）に変換するためのものである。

次に、ステップ４５において、算出した推定通過空気量ＨＧＡＩＲＴＨとエアフローメータ２２で検出された通過空気量ＧＡＩＲとの差（＝ＨＧＡＩＲＴＨ−ＧＡＩＲ）を、空気量偏差ＤＧＡＩＲとして算出する。

次に、ステップ４６において、車速ＶＰが所定値ＶＬよりも大きいか否かを判別する。この答がＹＥＳのときには、車両Ｖが走行中であるとして、ステップ４７において、空気量偏差ＤＧＡＩＲに応じ、図１０に示すマップを検索することによって、補正項ＣＯＲＨＰＡを算出する。このマップでは、補正項ＣＯＲＨＰＡは、空気量偏差ＤＧＡＩＲが所定の−Ｄ１値以上でＤ１値以下の範囲では値０に設定され、ＤＧＡＩＲ＜−Ｄ１の範囲では、所定のＣＯＲ１（＞０）に設定され、ＤＧＡＩＲ＞Ｄ１の範囲では、−ＣＯＲに設定されている。

一方、前記ステップ４６の答がＮＯで、ＶＰ≦ＶＬのときには、ステップ４８において、補正項ＣＯＲＨＰＡを０に設定する。

ステップ４７または４８に続くステップ４９では、最終推定大気圧ＨＰＡＤに補正項ＣＯＲＨＰＡを加算することによって、第２更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬ２（＝ＨＰＡＤ＋ＣＯＲＨＰＡ）を算出し、本処理を終了する。

以上のように、図３のステップ１４では、更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬとして、エンジン３が高負荷状態にあるときには、第１更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬ１を算出し、エンジン３が高負荷状態にないときには、第２更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬ１を算出し、ステップ１５において、算出された更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬを用いて、推定大気圧ＨＰＡが更新される。

以上のように、本実施形態によれば、車両Ｖの走行中において、エンジン回転数ＮＥが０のときに検出された吸気圧ＰＢＡを、推定大気圧ＨＰＡとして設定する（図３のステップ５）ので、車両Ｖの走行中に大気圧を精度良く推定することができる。また、大気圧センサを用いる必要がなく、単純かつ安価な方法によって、大気圧の推定を行うことができる。

また、機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧが所定距離ＤＲＥＦよりも大きく、かつ平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩが所定角度ＡＲＥＦ以上のとき（図３のステップ１２：ＹＥＳ）に、更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬによる推定大気圧ＨＰＡの更新を許可するので、実際の大気圧が高度の上昇に応じて大きく低下した適切なタイミングで、更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬによる推定大気圧ＨＰＡの更新を実行することができる。以上のように、エンジン３の運転の有無および大気圧の変化の可能性に応じて、エンジン回転数ＮＥが０のときに検出された吸気圧ＰＢＡに基づく最も精度の高い推定大気圧ＨＰＡを優先的に用い、エンジン３の運転中に算出された更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬを限定的に用いることによって、全体として大気圧の推定精度を高めることができる。

また、推定大気圧ＨＰＡを更新する際、エンジン３が高負荷状態にあると判定されているとき（図５のステップ３２：ＹＥＳ）には、更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬとして第１更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬ１を算出するので、更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬ１の算出精度を高めることができる。一方、エンジン３が高負荷状態にないと判定されているとき（図５のステップ３２：ＮＯ）には、更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬとして第２更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬ２を算出するので、エンジン３が高負荷状態にないときでも、大気圧を精度良く算出できる。

また、推定大気圧ＨＰＡに対してなまし演算処理を行い、最終推定大気圧ＨＰＡＤを算出する（図３のステップ６）ので、吸気圧ＰＢＡの一時的な変動やノイズの影響を回避しながら最終推定大気圧ＨＰＡＤをを適切に算出でき、それを用いたエンジン３の制御を安定して行うことができる。

次に、図１１を参照しながら、本発明の第１実施形態の変形例による大気圧の推定処理について説明する。この変形例は、図３に示した第１実施形態の推定処理から、平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩに応じた推定大気圧ＨＰＡの更新の許可判定を省略するとともに、平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩに応じて、機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧと比較される所定距離ＤＲＥＦを算出するようにしたものであり、他の構成は、第１実施形態と同じである。このため、図１１において、図３の推定処理と同じ実行内容の部分に、同じステップ番号を付するとともに、以下、図３と異なる実行内容の部分を中心として説明する。

本処理では、図３の推定処理と同様、ステップ１〜６を実行し、エンジン回転数ＮＥが０のときに検出された吸気圧ＰＢＡを、推定大気圧ＨＰＡとして設定する。一方、エンジン回転数ＮＥが０でないときには、ステップ７〜９を同様に実行し、機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧおよび平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩを算出する。

次に、ステップ１０において、算出した平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩに応じ、図１２に示すマップを検索することによって、機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧと比較される所定距離ＤＲＥＦを算出する。このマップでは、所定距離ＤＲＥＦは、平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩが大きいほど、より小さな値に設定されている。これは、平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩが大きいほど、同程度の高低差やそれによる大気圧の低下量に達するまでの走行距離がより短くなるからである。

次に、ステップ１１の答がＹＥＳで、機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧが算出された所定距離ＤＲＥＦよりも大きいときには、車両Ｖの登坂走行による高度の上昇に伴い、実際の大気圧が、ステップ５で推定した推定大気圧ＨＰＡから大きく低下したとして、ステップ１３〜１５を同様に実行し、推定大気圧ＨＰＡの更新を許可し、算出された更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬを用いて、推定大気圧ＨＰＡを更新する。

以上のように、本実施形態によれば、エンジン３の回転が停止しているときに、所定距離ＤＲＥＦを、平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩが大きいほど、より小さな値に設定する（図１１のステップ１０、図１２）ので、実際の大気圧が高低差に応じて低下した適切なタイミングで、推定大気圧ＨＰＡの更新を実行することができる。

次に、図１３を参照しながら、本発明の第２実施形態による大気圧の推定処理について説明する。本処理は所定時間ΔＴごとに実行される。この第２実施形態は、図３〜図１０に示した第１実施形態と比較し、平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩに応じた推定大気圧ＨＰＡの更新の許可判定が省略されている点と、推定大気圧ＨＰＡを更新する際に、エンジン３の負荷に応じた第１および第２更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬ１，ＨＰＡＣＡＬ２の使い分けを行わず、第１更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬ１を常に用いる点が異なる。他の構成は、第１実施形態と同じである。このため、図１３において、第１実施形態の処理と同じ実行内容の部分に、同じステップ番号を付するとともに、以下、異なる実行内容の部分を中心として説明する。

本処理では、図３の推定処理と同様、ステップ１〜６を実行し、エンジン回転数ＮＥが０のときに検出された吸気圧ＰＢＡを、推定大気圧ＨＰＡとして設定する。一方、エンジン回転数ＮＥが０でないときには、ステップ８において、機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧを算出する。

次に、ステップ１１の答がＹＥＳで、機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧが所定距離ＤＲＥＦよりも大きいときには、実際の大気圧が、ステップ５で推定した推定大気圧ＨＰＡから大きく低下したとして、推定大気圧ＨＰＡの更新を許可する（ステップ１３）。次に、図５の算出処理と同様、ステップ３３〜３５および１５において、第１更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬ１を算出し、更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬとして設定するとともに、この更新用大気圧ＨＰＡＣＡＬを用いて、推定大気圧ＨＰＡを更新する。

以上のように、本実施形態によれば、車両Ｖに傾斜角センサ２６を備えておらず、平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩを算出することができない場合や、車両Ｖがスロットル弁開度センサ２１を備えておらず、スロットル弁開度ＡＴＨに応じてエンジン３が高負荷状態にあるか否かの判定を行えない場合でも、推定大気圧ＨＰＡの更新を適切に行うことができる。

なお、本発明は、説明した実施形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。例えば、第１実施形態では、傾斜角ＡＯＩとして、傾斜角センサ２６の検出値を用いているが、他の適当なパラメータを用いて傾斜角を推定してもよい。

また、第１実施形態では、平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩとして、走行距離ΔＤＩＳＴを重みとする傾斜角ＡＯＩの加重平均値を用いているが、これに限らず、例えば、単位走行距離ごとの傾斜角ＡＯＩの相加平均値を用いてもよい。さらに、機関運転時走行距離ＤＩＳＴＥＮＧの全体における平均値でなくてもよく、移動平均値であってもよい。

また、第１実施形態では、平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩが所定角度ＡＲＥＦ以上のときに、実際の大気圧が高度の上昇に応じて大きく低下したとして、推定大気圧ＨＰＡの更新を許可しているが、これに代えて、平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩの絶対値をパラメータとし、この絶対値が所定角度ＡＲＥＦ以上のときに、推定大気圧ＨＰＡの更新を許可してもよい。これにより、実際の大気圧が高度の低下に応じて大きく上昇した場合も含めて、更新を適切に行うことができる。

同様に、変形例では、高度が上昇することを前提として、平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩが大きいほど、所定距離ＤＲＥＦをより小さな値に設定しているが、これに代えて、平均傾斜角ＡｖｅＡＯＩの絶対値をパラメータとし、この絶対値が大きいほど、所定距離ＤＲＥＦをより小さな値に設定してもよい。これにより、実際の大気圧が高度の低下に応じて大きく上昇した場合も含めて、更新を適切に行うことができる。

また、第１実施形態では、エンジン３が高負荷状態にあるか否かの判定を、スロットル弁開度ＡＴＨが基準開度ＡＴＨＲＥＦ以上であるか否かに応じて行っているが、これに限らず、例えば、吸気圧ＰＢＡが所定の基準圧力以上であるか否かに応じて、または、アクセルペダルの開度を検出し、その値が所定の基準開度以上であるか否かに応じて行ってもよい。

また、実施形態では、推定大気圧ＨＰＡに対してなまし演算処理を行い、最終推定大気圧ＨＰＡＤを算出しているが、このなまし演算処理を省略してもよい。

また、実施形態は、本発明をガソリンエンジンを搭載した車両に適用した例であるが、本発明は、これに限らず、ガソリンエンジン以外のディーゼルエンジンなどの各種のエンジンを搭載した車両にも適用可能である。その他、本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜、変更することが可能である。

１ 大気圧推定装置
２ ＥＣＵ（大気圧推定手段、機関運転時走行距離算出手段、第１大気圧更新手段、
負荷判定手段、第１許可手段、基準開度設定手段、平均値算出手段、
第２許可手段、所定距離設定手段、推定通過空気量算出手段、
第２大気圧更新手段）
３ 内燃機関
１１ 吸気管（吸気通路）
１３ スロットル弁
２１ スロットル弁開度センサ（スロットル弁開度検出手段）
２２ エアフローメータ（通過空気量検出手段）
２３ 吸気圧センサ
２５ クランク角センサ（回転数検出手段）
２６ 傾斜角センサ（傾斜角取得手段）
３１ モータ
Ｖ 車両
ＨＰＡ 推定大気圧
ＰＢＡ 吸気圧
ＤＩＳＴＥＮＧ 機関運転時走行距離
ＤＲＥＦ 所定距離
ＨＰＡＣＡＬ 更新用大気圧（大気圧）
ＡＴＨ スロットル弁の開度
ＡＴＨＲＥＦ 基準開度
ＡＯＩ 傾斜角
ＡｖｅＡＯＩ 平均傾斜角（傾斜角の平均値）
ＧＡＩＲ 通過空気量
ＨＧＡＩＲＴＨ 推定通過空気量
ＤＧＡＩＲ 空気量偏差（推定通過空気量と通過空気量との差）

Claims (7)

1. 内燃機関およびモータを動力源として有し、前記内燃機関が停止した状態で前記モータの動力によって走行することが可能な車両において、前記内燃機関の制御に用いられる大気圧を推定する大気圧の推定装置であって、
   前記内燃機関の吸気通路のスロットル弁よりも下流側に配置され、吸気圧を検出する吸気圧センサと、
   前記車両の走行中で、かつ前記内燃機関の回転が停止しているときに、前記吸気圧センサにより検出された吸気圧に基づいて、大気圧を推定する大気圧推定手段と、
   を備えることを特徴とする大気圧の推定装置。
2. 前記スロットル弁の開度を検出するスロットル弁開度検出手段と、
   前記内燃機関が運転されている状態で前記車両が走行する機関運転時走行期間中に走行した距離を、機関運転時走行距離として算出する機関運転時走行距離算出手段と、
   当該算出された機関運転時走行距離が所定距離を超えているときに、前記検出されたスロットル弁の開度および吸気圧に基づいて大気圧を算出するとともに、前記大気圧推定手段により推定された大気圧を当該算出された大気圧に更新する第１大気圧更新手段と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１に記載の大気圧の推定装置。
3. 前記内燃機関が所定の高負荷状態にあるか否かを判定する負荷判定手段と、
   前記内燃機関が前記高負荷状態にあると判定されているときに、前記第１大気圧更新手段による大気圧の更新を許可する第１許可手段と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載の大気圧の推定装置。
4. 前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
   前記検出された内燃機関の回転数が高いほど、基準開度をより大きな値に設定する基準開度設定手段と、をさらに備え、
   前記負荷判定手段は、前記スロットル弁の開度が前記設定された基準開度以上のときに、前記内燃機関が前記高負荷状態にあると判定することを特徴とする、請求項３に記載の大気圧の推定装置。
5. 前記車両の前後方向の傾斜角を取得する傾斜角取得手段と、
   前記機関運転時走行期間中に取得された前記傾斜角の平均値を算出する平均値算出手段と、
   当該算出された傾斜角の平均値の絶対値が所定値以上のときに、前記第１大気圧更新手段による大気圧の更新を許可する第２許可手段と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項２ないし４のいずれかに記載の大気圧の推定装置。
6. 前記車両の前後方向の傾斜角を取得する傾斜角取得手段と、
   前記機関運転時走行期間中に取得された前記傾斜角の平均値を算出する平均値算出手段と、
   当該算出された傾斜角の平均値の絶対値が大きいほど、前記所定距離をより小さな値に設定する所定距離設定手段と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項２ないし４のいずれかに記載の大気圧の推定装置。
7. 前記スロットル弁の開度を検出するスロットル弁開度検出手段と、
   前記スロットル弁を通過した空気の量を通過空気量として検出する通過空気量検出手段と、
   前記大気圧推定手段により推定された大気圧、前記検出された吸気圧およびスロットル弁の開度に応じて、前記通過空気量の推定値である推定通過空気量を算出する推定通過空気量算出手段と、
   前記内燃機関が所定の高負荷状態にあるか否かを判定する負荷判定手段と、
   前記内燃機関が運転されている状態で前記車両が走行する機関運転時走行期間において、前記内燃機関が前記高負荷状態にないと判定されているときに、前記算出された推定通過空気量と前記検出された通過空気量との差に基づいて大気圧を算出するとともに、前記大気圧推定手段により推定された大気圧を当該算出された大気圧に更新する第２大気圧更新手段と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれかに記載の大気圧の推定装置。

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